La pluie est un phénomène naturel par lequel des gouttes d'eau tombent des nuages vers le sol. Il s'agit d'une des formes les plus communes de précipitations sur Terre. Son rôle est prépondérant dans le cycle de l'eau. Elle prend nombre de formes allant de la pluie légère au déluge, de l'averse à la pluie continue, de fines gouttelettes à de très grosses gouttes. Elle est parfois mêlée de neige, de grêlons ou verglaçante. Elle s'évapore parfois avant de toucher terre pour donner la virga. Ses gouttes sont transparentes ou parfois opaques, chargées de poussières. Les vastes « rideaux de pluies », causés par la rencontre ou l'approche d'un front froid et/ou d'un front chaud, sont des cas typiques de pluies bien prévisibles en météorologie et suivie par satellite ainsi qu'en animation cartographique en temps légèrement différé par les radars météorologiques.
La pluie est naturellement acide par l'effet de dissolution de dioxyde de carbone ou gaz carbonique acide : le potentiel hydrogène ou pH de l'eau de pluie recueillie dans les pluviomètres est de l'ordre de 5,7. Elle contient en conséquence de très faibles quantités d'acide carbonique, en particulier des ions bicarbonates et des ions hydronium. Il peut exister une grande quantité d'ions ou de composés différents, de grandes variétés d'origine y compris radioactives ou toxiques par polluants. Notons qu'en présence d'acide nitrique ou d'acide sulfurique, le pH des gouttes peut descendre exceptionnellement à 2,6. Il s'agit de pluies acides ou à potentiel acidifiant.
Au IIIe siècle av. J.-C., dans son traité Sur le feu, Théophraste pense que c’est le choc des nuages contre les montagnes qui produit la pluie[réf. souhaitée].
Les nuages chargés d'eau représentent la phase aérienne de la condensation en micro-gouttelettes d'eau (d'une taille de l'ordre du micromètre jusqu'à 30 μm) de la vapeur d'eau de l'air de préférence chaud et humide sur des noyaux de condensation. L'eau qui forme ces nuages provient de l'évaporation de l'humidité qui existe dans la nature et plus particulièrement des grandes étendues d'eau (lacs, mers, etc.). Cette vapeur d'eau se mélange à la masse d'air. Lorsque l'air s'élève à cause des mouvements de l'atmosphère, il se refroidit par détente. La vapeur d'eau contenue dans l'air se condense autour de noyaux de condensation (poussières, pollens et aérosols) lorsqu'une légère sursaturation est atteinte. Ces gouttelettes donnent des nuages. C'est le grossissement de ces gouttelettes qui donnera la pluie.
On parle de pluie chaude quand les gouttes de pluie se sont entièrement formées dans un nuage au-dessus du point de congélation et de pluie froide quand elles sont le résultat de la fonte de flocons de neige quand l'air passe au-dessus de zéro degré Celsius en altitude. Mais il existe des phénomènes de surfusion hors équilibre thermodynamique, qui expliquent des températures de congélation réelle de gouttelettes avoisinant −20 °C.
Dans un nuage chaud (à température positive du type stratus ou stratocumulus), les gouttes d'eau grossissent par l'effet de courbure (grossissement des grosses gouttes au détriment des plus petites dont le rayon inférieur est associé à leur surface à une tension de vapeur saturante supérieure) et la collection (phénomène de coalescence par collision avec d'autres gouttelettes). La pluie se forme à partir du moment où l'accrétion des gouttelettes avoisine ou dépasse la taille de 50 μm. L'accrétion amorcée par association collante se poursuit inéluctablement. La taille des gouttelettes peut alors facilement atteindre le dixième de millimètre, voire de manière catastrophique 4 à 5 mm dans les grosses pluies d'orage. Il existe aussi toutefois des « pluies sans nuages », telles que le serein des milieux maritimes et tropicaux.
La pluie est polydisperse : la taille des gouttes varie du dixième de millimètres à quelques millimètres (en moyenne 1 à 2 mm). Aucune goutte ne dépasse 3 mm, au-delà elles se pulvérisent. Néanmoins, certaines gouttes peuvent dépasser cette taille par condensation sur de grandes particules de fumée ou par des collisions entre les gouttes de régions proches d'un nuage à très forte saturation. Le record atteint (10 mm) a été enregistré au-dessus du Brésil et dans les Îles Marshall en 2004. Quand elles sont trop lourdes (environ 0,5 mm de diamètre) pour être soutenues par le courant ascendant, elles tombent, formant ainsi une pluie.
Dans un nuage froid (température négative), les gouttelettes peuvent rencontrer un noyau de congélation et se transformer en cristaux de glace. Le grossissement des gouttelettes d'eau surfondues s'explique par leur condensation et celui des cristaux de glace s'explique par l'effet Bergeron (cannibalisation des gouttes surfondues les entourant). Ils finissent eux aussi par tomber en capturant des flocons plus petits pour augmenter leur diamètre par l'effet de coalescence (agglomération des cristaux entre eux et d'accrétion d'eau surfondue). Lorsqu'ils passent dans de l'air au-dessus du point de congélation, les flocons fondent et continuent leur croissance comme les gouttes des nuages chauds. Des variations de température sur le parcours de la pluie peuvent occasionner d'autres formes de précipitations : pluie verglaçante, grêle ou grésil. Lorsque l'agglomération des gouttes et des cristaux atteint une taille critique, leur poids n'est plus compensé par les forces d'agitation (notamment les forces ascensionnelles) dans le nuage, ce qui enclenche les précipitations.
Les forêts tropicales humides évapotranspirent plusieurs mm d'eau par jour, ce qui rehausse l'humidité relative qui peut être supérieure à 90 % en fin de journée et être à l'origine des orages du soir bien connus des voyageurs.
La fréquence des pluies, apportées par le passage d'air humide maritime, est souvent accrue quasi-exponentiellement par l'obstacle d'un simple relief terrestre, comme de simples collines à des monts plus élevés qui, eux, sont déjà susceptibles d'épuiser toute l'humidité des nuages ou brouillards bas. Ainsi, les mesures pluviométriques montrent qu'à moins de 90 km de Bergen, ville très arrosée qui reçoit plus de 2 mètres annuellement, de profondes vallées ont de vastes versants pierreux ou sableux, secs et arides, car elles sont dans l'ombre pluviométrique des montagnes. Malgré les abondantes réserves des formations glaciaires tout près, elles ne reçoivent quasiment pas de pluie.
Les pluies d'orage, aléatoires dans le temps et l'espace, restent souvent très localisées. Selon l’humidité relative de l'air rencontré sous le nuage, la goutte de pluie peut aussi s'évaporer et seulement une partie atteint le sol. Quand l'air est très sec, la pluie se vaporise entièrement avant d'atteindre le sol et donne le phénomène nommé virga. Cela se produit souvent dans les déserts chauds et secs mais également partout où la pluie provient de nuages de faible extension verticale.
Il est possible de créer des pluies artificielles par nucléation des gouttes d'eau à l'aide d’un produit chimique d’ensemencement dispersé à hauteur des nuages par avion ou fusée. Dans les pays industriels ou développés, le régime hebdomadaire des pluies est modifié par la pollution (qui est moindre le week-end), notamment lorsque l'air est riche en aérosols soufrés qui contribuent à nucléer les gouttes d'eau. Les modifications climatiques globales perturbent aussi probablement le régime mondial des pluies mais d'une manière qui n'est pas encore clairement comprise en raison de la grande complexité des phénomènes météorologiques.
Une sécheresse est la conséquence directe d'un manque de pluie à un endroit sur une période. La pluie est indispensable à la fertilité des sols et à la recharge en eau des nappes phréatiques. Un déficit pluviométrique majeur peut engendrer des problèmes d’approvisionnement en eau des sols et des populations pouvant provoquer des restrictions voire des coupures. Le manque de pluie engendre sur l'environnement un assèchement des sols, de la végétation, des incendies et une mortalité des animaux. Les pays situés dans la latitudes des chevaux (Méditerranée, Sahel, désert de Sonora, etc.) sont les plus exposés à la sécheresse chaque année car il s'agit d'une zone d'anticyclones semi-permanents qui inhibent les précipitations.